Wytwarzanie przyrostowe w dobie age of experience
Rozwój wytwarzania przyrostowego niesie ze sobą imponujące korzyści ekonomiczne i spektakularne przemiany w branżach związanych z projektowaniem i produkcją.
Perspektywy dla wytwarzania przyrostowego wyglądają obiecująco. Technologia notuje szybki wzrost w branży produkcyjnej, a jej zastosowania od dłuższego czasu wykraczają poza wytwarzanie prototypów i wspieranie krótkich serii produkcyjnych. Jest to szczególnie widoczne w przemyśle lotniczym, gdzie istotnymi parametrami są waga, wydajność i żywotność podzespołów.
Wytwarzanie przyrostowe pozwala jednemu z producentów skrócić czas produkcji elementu podobnego do łopaty wirnika z sześciu godzin do zaledwie sześciu minut. Inny może wytworzyć 80 000 metalowych części rocznie przy zastosowaniu podobnych technik, co trudno uznać za działalność niszową. Innym przykładem rosnącej popularności wytwarzania przyrostowego jest produkcja dóbr konsumpcyjnych.
Korzyści ekonomiczne pod względem wykorzystania surowców są imponujące. Aby wytworzyć tytanowy płat wirnika, producent musi pozyskać 15 razy więcej surowca, niż finalnie wejdzie w skład gotowego podzespołu. Większość materiału jest tracona. Techniki wytwarzania przyrostowego pozwalają uzyskać proporcje surowca do finalnego materiału bliskie 1:1.
Potencjał w projektowaniu
Niemal co miesiąc powstają nowe urządzenia drukujące, nowe rodzaje żywic, tworzyw sztucznych i metali, a także nowe procesy produkcyjne. Na całym świecie stworzono co najmniej siedem różnych procesów wytwarzania przyrostowego wykorzystujących żywice, tworzywa sztuczne, włókna węglowe i metale. Istotnym wyróżnikiem jest sposób wykorzystywania tych materiałów przez urządzenia drukujące. Ważną rolę w tej kwestii odgrywają lasery, które pomagają utwardzać proszki zawierające wymienione materiały.
Największą zaletą druku 3D jest jego potencjał umożliwiający projektowanie nowych rodzajów podzespołów i części. Inżynierowie zyskali nowe możliwości projektowe, pozwalające na zadawanie pytania: „jak powinien wyglądać idealny produkt?”
Niektórzy projektanci odkrywają, że bardziej organiczne i naturalne kształty są lepsze i zapewniają większą wydajność od stosowanych dotychczas standardowych wzorów przemysłowych.
Inżynierowie zyskali także możliwość projektowania części lub systemów stanowiących zwartą jednostkę, w odróżnieniu od tradycyjnych układów wymagających zmontowania wielu różnych podzespołów. Projektanci wykorzystujący techniki wytwarzania przyrostowego mają przewagę nad inżynierami pracującymi z tradycyjnymi narzędziami CAD-CAM, ponieważ mogą korzystać ze znacznie szerszego zakresu topologii 3D.
Aby skorzystać z nowych możliwości, producenci będą musieli zmienić podejście do inżynierii materiałowej, a więc tworzenia, obróbki i wykorzystania materiałów oraz definiowania projektów. Wymaga to nowatorskiego i pozbawionego tradycyjnych ograniczeń spojrzenia na kwestie produkcyjne, uwzględniające wydajne symulacje komputerowe, które pozwalają dobrać odpowiedni projekt do określonych wymagań funkcjonalnych. Technologia ta nosi nazwę „function-based generative design”.
Synteza u podstaw sukcesu
U podstaw wytwarzania przyrostowego leżą ogromne ilości danych, połączenie procesów produkcyjnych i skuteczne zarządzanie przepływem danych, które zapewnią jeszcze lepsze warunki do rozwoju technologii 3D.
Producenci muszą również zadbać o stworzenie hubów kompetencyjnych, gromadzących doświadczenia projektantów maszyn, dostawców materiałów i technologów produkcji. Wymaga to bez wątpienia współpracy przedstawicieli różnych dziedzin i stworzenia swego rodzaju ekosystemu umiejętności. Wiele firm zajmujących niszowe segmenty rynku dysponuje obecnie zarówno fascynującymi technologiami, jak i cennym doświadczeniem, jednak warunkiem efektywności rozwiązań jest umiejętność skutecznej integracji.
source: Automatyka 1-2/2019